Forschungsprojekt

Cyanobakterien als Hoffnungsträger für Medizin und Biotechnologie

Wenig erforschte Cyanobakterien-Arten werden in den kommenden Jahren im Mittelpunkt genomischer Untersuchungen von Forschenden an der Professur für Technische Biochemie der TU Dresden stehen.

Das Team unter der Leitung von Dr. Paul D'Agostino möchte 40 symbiotische und seltene Cyanobakterien sequenzieren, um daraus neue Wirkstoffe sowie Anwendungen in der Biotechnologie abzuleiten. © Paul D'Agostino

Cyanobakterien zählen zu den ältesten Lebensformen überhaupt und sind von großer ökologischer Bedeutung. Für die Erschließung des genetischen Potentials von ungewöhnlichen Cyanobakterien in Hinblick auf die Produktion von neuen Wirkstoffen sowie die Auslotung des Anwendungspotentials in der Biotechnologie hat das Team unter Leitung von Dr. Paul D’Agostino einen der begehrten Sequencing-Grants des Joint Genome Institutes (JGI) in den USA eingeworben.

Knapper werdende Ressourcen und Nutzflächen bei gleichzeitig wachsender Weltbevölkerung, Klimawandel und Rückgang der Artenvielfalt – all dies sind globale Herausforderungen der heutigen Zeit. Das Wissenschaftsjahr 2020/21 widmet sich dem Thema Bioökonomie mit dem Ziel, diesen Herausforderungen mit kleinen Helden entgegenzutreten. Die „Stars“ der Bioökonomie sind Mikroorganismen, Proteine, Algen und viele weitere Kleinstlebewesen mit großer Wirkung.

Die Forscherinnen und Forscher an der Professur für Technische Biochemie der TU Dresden widmen sich in Kooperation mit Michelle Gehringer von der TU Kaiserslautern sowie Michael Lakatos und Patrick Jung von der Hochschule Kaiserslautern den ältesten und dennoch wenig erforschten kleinen Superhelden: den Cyanobakterien. Es gibt etwa 2000 Arten von ihnen. Dr. Paul D’Agostino, Professor Tobias Gulder und ihr Team erhoffen sich durch die Sequenzierung von 40 ungewöhnlichen Cyanobakterien vielversprechende Ergebnisse und einen innovativen Beitrag zur Bioökonomie.

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„Mikroorganismen produzieren wertvolle organische Moleküle mit großem Anwendungspotential. Dabei ist wichtig zu wissen, dass ungewöhnliche Organismen oftmals auch neuartige, ungewöhnliche Wirkstoffkandidaten produzieren. Die Entdeckung solcher neuen, bioaktiven Moleküle ist essentiell, denkt man zum Beispiel an medizinische Herausforderungen wie das neuartige Coronavirus und die fortschreitende Entwicklung von Resistenzen gegen etablierte Wirkstoffe. Im Rahmen dieses Projektes wollen wir daher das genetische Potential sehr ungewöhnlicher, bislang kaum erforschter Cyanobakterien zur Produktion von Wirkstoffen untersuchen“, erläutert Gulder.

Als ersten Schritt will das Team durch Sequenzierung der Genome mit anschließender bioinformatischer Analyse eine Vorhersage des Naturstoffpotentials treffen. Die Ergebnisse könnten im Anschluss durch moderne Methoden der synthetischen Biologie und Biotechnologie in die gezielte Entdeckung neuer Wirkstoffmoleküle übersetzt werden. Als letzten Schritt sieht das Projekt die Produktion und Charakterisierung dieser natürlichen Wirkstoffe vor. Zur Entwicklung nachhaltiger chemischer Prozesse konzentrieren sie sich dabei auf die Anwendung der diese Verbindungen produzierenden Enzyme als Biokatalysatoren.

Technische Universität Dresden

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